Fizika · Virtual laboratoriya · Integrativ yondashuv

Elektromagnit maydon energiyasining saqlanish qonuni

Ideal LC-kontur va qarshilikli RLC-konturda elektr va magnit energiyalar almashinuvini tadqiq etish

1. Tajriba parametrlarini boshqarish

Parametrlar o‘zgarsa, tajriba boshlang‘ich holatga qaytadi. Laboratoriyada kondensator dastlab U₀ kuchlanishgacha zaryadlangan, tok esa nol deb olinadi.

2. Virtual qurilma va o‘lchash

CLLC / RLC−RKuchlanish12,0 VTok kuchi0,00 A

Sxema tasviriy modeldir: harakatlanuvchi marker tok yo‘nalishini ko‘rsatadi. Ideal LC-kontur uchun WE + WB = const; RLC-konturda Joule issiqligini ham hisobga olish kerak.

Elektr maydon WE—½CU²
Magnit maydon WB—½LI²
Joule issiqligi QR—∫I²Rdt
Umumiy energiya Wtotal—WE + WB + QR

3. Grafik asosida qonuniyatni aniqlash

Elektr energiyaMagnit energiyaAjralgan issiqlikUmumiy energiya
Kondensator kuchlanishi U(t)Tok kuchi I(t) (o‘z shkalasida)

4. Eksperiment natijalarini qayd etish

№ / jarayont, msU, VI, AWE, mJWB, mJQR, mJWtotal, mJOg‘ish, %
Hozircha o‘lchovlar yo‘q.

5. Nazariy asos va integrativ tahlil

Ideal kontur: kondensatorning elektr maydon energiyasi g‘altakning magnit maydon energiyasiga va aksincha almashinadi. RLC kontur: elektromagnit energiyaning bir qismi rezistorda issiqlikka aylanadi; barcha energiya turlari hisobga olinsa, energiya saqlanadi.

WE = CU²/2;   WB = LI²/2;   WE + WB + QR = W₀

Ushbu laboratoriya boshlang‘ich shartlari q(0)=CU₀, I(0)=0 bo‘lgan differensial tenglamaga asoslanadi: Lq̈ + Rq̇ + q/C = 0. Tok q̇ sifatida olinadi; kuchlanish U=q/C. Qarshilik bo‘lganda d(WE+WB)/dt = −RI².

Gorizontal va vertikal integratsiya

Gorizontal (fizika ichida): elektrostatika → magnit maydon → elektromagnit tebranish → energiyaning saqlanishi → Joule–Lenz qonuni. Vertikal (fanlararo): differensial tenglamalar, sinusoidal tebranishlar, funksiyalar grafigi, raqamli hisoblash va o‘lchashlarni tahlil qilish.

Simmetriya va saqlanish qonunining ilmiy izohi

Vaqt bo‘yicha bir jinslilik, ya’ni fizik qonunlarning vaqt siljishida o‘zgarmasligi energiyaning saqlanishi bilan bog‘liq (Noeter teoremasi). Qarshilikli konturda faqat elektromagnit energiya saqlanmaydi: rezistorning ichki energiyasiga aylangan issiqlik ham umumiy balansga kiritiladi. To‘liq yopiq tizimda energiya saqlanadi.

6. Metodik modelga mos kompetentlik diagnostikasi

Har bir mezon uchun bitta topshiriq. Javoblarni belgilang va tekshiring.

Tadqiqot uchun mustaqil topshiriqlar
  1. Ideal konturda WE maksimal bo‘lganda WB qiymatini kuzating va izohlang.
  2. C yoki L ni ikki marta oshirib, tebranish davri qanday o‘zgarishini tekshiring: T = 2π√(LC).
  3. RLC konturda qarshilikni oshiring. Elektromagnit energiyaning kamayishini va QR ortishini solishtiring.
  4. Jadvaldan istalgan 3 vaqt nuqtasida energiya balansini yozing va xulosa chiqaring.